一种双电机驱动的大功率矿用多级高效泵的制作方法

本发明属于离心泵技术领域，特别涉及到一种双电机驱动的大功率矿用多级高效泵，适用于矿山、工厂及城市给排水等领域，尤其适用于高扬程、大流量的深井矿山排水。

背景技术：

煤矿排水耗能一般占原煤生产总耗电量的25％，部分出水量大的矿井高达 50％以上，高能耗问题极为突出。德国KSB、日本荏原、瑞士Suizer和美国 Flowserve等跨国公司的矿井排水系统处于世界领先水平。国内矿山排水系统效率低、能耗高、安全可靠性差、工艺落后，在系统节能方面存在较大差距。其中导致泵效低下的主要原因之一是叶轮所产生的轴向力相不平衡，叶轮、导叶流道对中性差，会随平衡盘的磨损、转子部件前移而出现效率明显下降现象，且存在平衡水的泄漏，容积损失增大等问题。目前公开的自平衡多级离心泵(专利CN 204386893 U和专利CN 203532269 U)，叶轮虽然对称布置，但轴端采用单端驱动方式，对称性差，泵热胀冷缩不均匀，不能完全抵消轴向力，而且泵轴两端多采用滚动轴承或滑动轴承支撑，轴承磨损量大，机械效率低。受煤矿运输能力和条件限制，这种单端驱动的卧式自平衡型多级离心泵其功率不能太大，尚不能有效解决深矿井排水问题。因此，研制具有高扬程、大流量的大功率矿用高效排水泵已成为当务之急。

技术实现要素：

本发明的目的在于，提供一种双电机驱动的大功率矿用多级高效泵，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是这样实现的，一种双电机驱动的大功率矿用多级高效泵，包括定子组件、转子组件和密封组件，所述定子组件由泵体、正进水段、反进水段、中间段、出水段、正导叶、反导叶、拉紧螺栓和入水平衡装置组成，所述泵体采用节段式，以出水段为中心，左右两侧分别通过8 组对称分布的拉紧螺栓将中间段和正进水段、反进水段连成一体，所述正进水段和反进水段的吸水口设置在水平方向，外接入水平衡装置，所述出水段的排水口设置在竖直方向，外接出水段管口法兰，所述正导叶为左旋导叶，反导叶为右旋导叶。

进一步，所述转子组件由主轴、轴承体及其组件、正叶轮、反叶轮、出水双吸叶轮、叶轮挡套、永磁轴承、螺栓、密封紧固套和轴承透盖组成，所述主轴采用双电机驱动方式，两端装有永磁轴承、密封紧固套和轴承透盖，永磁轴承支承在轴承体上，轴承透盖与轴承体采用12个均布的螺栓相固连，所述出水双吸叶轮为末级叶轮，通过平键安装于主轴中间，多级与导叶相互匹配的正叶轮和反叶轮以出水双吸叶轮为中心背靠背对称布置在其两侧，所述多级正叶轮和反叶轮分别为左旋和右旋单吸叶轮，通过叶轮挡套对其进行轴向定位。

进一步，所述密封组件包括定子组件各零部件之间的密封以及定子组件各零部件与转子组件各零部件之间的密封，正进水段、反进水段、中间段、出水段之间的静止结合面采用O型密封圈密封，在泵体内缘和叶轮外缘结合处装有密封环，所述密封环由高耐磨、高硬度硬质合金材料制成，所述主轴两侧轴封采用软填料密封，软填料通过填料压盖和双头螺柱封在密封轴套和吸水段壳体之间所形成的环形腔中，所述导叶套与主轴上的轴套形成一对自润滑的滑动轴承，用于导叶径向间隙密封。

进一步，所述永磁轴承由衬套、永磁体内圈、永磁体外圈、包覆层及紧固螺栓组成，所述衬套与永磁体内圈通过胶结固连，利用锁紧螺栓固定在主轴上，所述永磁体外圈嵌套于轴承体上，所述永磁体内圈和永磁体外圈采用钕铁硼永磁材料制成，表面镀有聚氨酯类的包覆层。

进一步，所述的一种双电机驱动的大功率矿用多级高效泵，其特征在于：所述入水平衡装置由入水管口法兰、三通管道、平衡水管和出水管口法兰组成，所述三通管道为Y字流线形，分为主管段和分支管段两部分，所述平衡水管两端分别与两侧分支管段相连接。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

(1)末级叶轮为出水双吸叶轮，居中安装，首级叶轮和次级叶轮为正反对旋单吸叶轮，对称布置在出水双吸叶轮的两侧，各级对称叶轮所产生的轴向力相互抵消，无需采用平衡机构就能实现轴向力自动平衡。

(2)取消了易出故障的平衡盘机构，可靠性大大提高，减少了维护次数，降低了维护成本。

(3)主轴两端采用永磁轴承支撑，永磁体所产生的磁场力将转子悬浮于空中，使转子和其它部件之间无任何机械接触，摩擦小、效率高、无需润滑。

(4)采用叶轮与导叶对称布置结构，可方便增加泵的级数，提高泵的扬程和功率。

(5)采用入水平衡装置，改善了入水口压力平衡，提高了泵的汽蚀性能。

(6)采用泵轴两端双电机驱动方式，有效减小了单端驱动时电机的尺寸，降低了制造成本，且便于煤矿井下运输，解决了深矿井高扬程、大流量排水问题。

(7)采用双电机驱动的、对称的泵体结构，热胀冷缩变化均匀，使叶轮与导叶流道保持良好的对中性，提高了泵的可靠性和运行效率。

附图说明

图1为本发明实施例的结构示意图；

图2为图1的右视图；

图3为本发明中永磁轴承的放大结构示意图；

图4为本发明中入水平衡装置的结构示意图。

图中附图标记：1-主轴、2-轴承体、3-泵体、4-正进水段、5-正叶轮、6-中间段、7-拉紧螺栓、8-出水段、9-反叶轮、10-反进水段、11-反导叶、12-O型密封圈、13-出水双吸叶轮、14-导叶套、15-正导叶、16-密封环、17-叶轮挡套、18- 软填料、19-填料压盖、20-双头螺柱、21-密封轴套、22-永磁轴承、23-螺栓、24- 轴承透盖、25-密封紧固套、26-入水平衡装置、22-a-衬套、22-b-永磁体内圈、22-c- 永磁体外圈、22-d-包覆层、22-e-紧固螺栓、26-a-入水管口法兰、26-b-平衡水管、 26-c-出水管口法兰、26-d-主管段、26-e-分支管段、26-f-三通管道。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1-2所示，一种双电机驱动的大功率矿用多级高效泵，包括定子组件、转子组件和密封组件，其特征在于：所述定子组件由泵体3、正进水段4、反进水段10、中间段6、出水段8、正导叶15、反导叶11、拉紧螺栓7和入水平衡装置26组成，所述泵体3采用节段式，以出水段8为中心，左右两侧分别通过 8组对称分布的拉紧螺栓7将中间段6和正进水段4、反进水段10连成一体，所述正进水段4和反进水段10的吸水口设置在水平方向，外接入水平衡装置26，所述出水段8的排水口设置在竖直方向，外接出水段管口法兰，所述正导叶15 为左旋导叶，反导叶11为右旋导叶。所述转子组件由主轴1、轴承体2及其组件、正叶轮5、反叶轮9、出水双吸叶轮13、叶轮挡套17、永磁轴承22、螺栓 23、密封紧固套25和轴承透盖24组成，所述主轴1采用双电机驱动方式，两端装有永磁轴承22、密封紧固套25和轴承透盖24，永磁轴承22支承在轴承体2 上，轴承透盖24与轴承体2采用12个均布的螺栓23相固连，所述出水双吸叶轮13为末级叶轮，通过平键安装于主轴1中间，多级与导叶相互匹配的正叶轮 5和反叶轮9以出水双吸叶轮13为中心背靠背对称布置在其两侧，使得叶轮对称面左侧所产生的轴向力与叶轮对称面右侧所产生的轴向力相互平衡，抵消了流体对叶轮的轴向反作用力，所述多级正叶轮5和反叶轮9分别为左旋和右旋单吸叶轮，通过叶轮挡套17对其轴向进行定位。所述密封组件包括定子组件各零部件之间的密封以及定子组件各零部件与转子组件各零部件之间的密封，正进水段 4、反进水段10、中间段6、出水段8之间的静止结合面采用O型密封圈12密封，在泵体3内缘和叶轮外缘结合处装有密封环16，所述密封环16由高耐磨、高硬度硬质合金材料制成，所述主轴1两侧轴封采用软填料18密封，软填料18 通过填料压盖19和双头螺柱20封在密封轴套21和吸水段壳体之间所形成的环形腔中，所述导叶套14与主轴1上的轴套形成一对自润滑的滑动轴承，用于导叶径向间隙密封。

当水泵工作时，在双电机驱动下，泵主轴1随其转子部件一起作高速旋转运动，流体介质经正进水段4和反进水段10吸入水泵，随两侧首级正叶轮5和反叶轮9转动而被抛向四周，在惯性离心力作用下，分别流入与液体流速方向一致的正导叶15和反导叶11的腔体中，沿腔体继续向外流动，经转能后，进入第二级正、反叶轮，然后再进入第二级正、反导叶，依此类推，最终两边的流体介质经各级对称流道在末级出水双吸叶轮13处汇聚为一体，直至从出水段8流出。由于采用双驱对称布置结构，实现了轴向力自动平衡，且泵体热胀冷缩均匀，确保了叶轮与导叶具有良好的对中性，提高了泵运行的稳定性。

如图3所示，所述永磁轴承22由衬套22-a、永磁体内圈22-b、永磁体外圈 22-c、包覆层22-d及紧固螺栓22-e组成，所述衬套22-a与永磁体内圈22-b通过胶结固连，利用锁紧螺栓22-e固定在主轴1上，所述永磁体外圈22-c嵌套于轴承体2上，永磁体内圈22-b和永磁体外圈22-c所产生的磁场力将转子悬浮于空中，使转子和其它部件之间无任何机械接触，其理论摩擦损耗接近于零，大大提高了泵的工作效率，所述永磁体内圈13-b和永磁体外圈13-c采用钕铁硼永磁材料制成，表面镀有聚氨酯类的包覆层13-d，以提高永磁轴承的抗腐蚀性，延长其使用寿命。

如图4所示，所述入水平衡装置26由入水管口法兰26-c、三通管道26-f、平衡水管26-b和出水管口法兰26-a组成，所述三通管道26-f为Y字流线形，分为主管段26-d和分支管段26-e两部分，主管段26-d通过入水管口法兰26-c与外界供水管道相连接，两分支管段26-e分别通过入水管口法兰26-c与水泵的正、反进水段相连接，所述平衡水管26-b两端分别与两侧分支管段26-e相连接，改善了入水口压力平衡，提高了泵的汽蚀性能。

以上所述为本发明的优选实施方式，在不脱离本发明方案和构思的前提下，还可以作出各种相应的改变和变形，而所有这些改变和变形均应包含在本发明的保护范围之内。